Cu-63(n,p)Ni-63の生成断面積の測定,1; 金の放射化を利用した照射キャプセル内における熱中性子照射量の空間分布測定

Measurement of Cu-63(n,p)Ni-63 production cross section, 1; Measurement of spatial distribution of thermal neutron irradiation dose in irradiation capsule using activation of gold

仲宗根 峻也*; 吉居 大樹*; 澁谷 憲悟*; 柚木 彰*; 酒井 宏隆*; 島田 太郎 ; 真鍋 征也*; 松本 哲郎*

Nakasone, Shunya*; Yoshii, Taiki*; Shibuya, Kengo*; Yunoki, Akira*; Sakai, Hirotaka*; Shimada, Taro; Manabe, Seiya*; Matsumoto, Tetsuro*

クリアランス規則改正よりケーブルがクリアランス対象となった。ケーブル中の銅の放射化により難測定核種のNi-63が生成する。この生成量を計算により求める場合、熱中性子領域における放射化断面積は、核データライブラリ間で約6倍の違いがあるため、精度良い放射化計算ができていない。そこで、本研究は、銅の放射化計算の精度向上を目指し、熱中性子領域におけるCu-63(n,p)Ni-63の反応断面積を実測に基づき精度良く推定することを目的とした。本発表では、JAEAのJRR-3にて中性子照射を行い、銅の放射化に寄与する熱中性子フルエンスの不確かさをAu-198を用いて評価した。高純度の金試料及び銅試料を交互に配置し、試料全体をアルミ箔で梱包した後、照射用キャプセルに封入した。JRR-3 HR-2の最下部に、キャプセルの蓋が上向きになるように設置された。照射用キャプセルは3つ用意し、それぞれ10分、20分間及び30分間中性子を照射した。照射の約50日後に、Ge半導体検出器を用いて測定した。その結果、各照射における金試料の単位質量あたり放射能は、キャプセル上部に置いた試料が一番大きく、下部に向かい68%減少した。JRR-3で熱中性子フルエンス率が最大となるのはキャプセルの上部付近であることから、上部に置いた試料の放射能が最大となる、この傾向は妥当であると考える。全試料の熱中性子フルエンス率の平均値は710 cm sであった。これらの結果から、パーセントオーダーの精度で熱中性子フルエンスの決定が出来ることを確認した。

Cable has become subject to clearance since the revision of the clearance regulations. Ni-63, a nuclide that is difficult to measure, is produced by the activation of copper in cables. When calculating the amount of Ni-63 produced, the activation cross section in the thermal neutron region differs by a factor of about 6 between nuclear data libraries, so that accurate activation calculations have not been possible. Therefore, the purpose of this study is to improve the accuracy of the calculation of Cu activation and to estimate the reaction cross section of Cu-63(n,p)Ni-63 in the thermal neutron region with good accuracy based on actual measurements. In this presentation, the uncertainty of the thermal neutron fluence contributing to the Cu activation was evaluated using Au-198 after neutron irradiation at JRR-3 in JAEA. High-purity gold and copper samples were placed alternately, and the entire sample was packaged in aluminum foil and sealed in an irradiation capsule, which was placed at the bottom of JRR-3 HR-2 with the capsule lid facing upward. Three irradiation capsules were prepared and irradiated with neutrons for 10, 20, and 30 minutes, respectively. About 50 days after irradiation, the radioactivity was measured using a Ge semiconductor detector. The results showed that the radioactivity per unit mass of gold samples irradiated in each irradiation was the highest in the sample placed at the top of the capsule and decreased by 68% toward the bottom of the capsule. This trend is reasonable. The average value of the thermal neutron fluence rate for all samples was 7 10 cm s. These results confirm that the thermal neutron fluence can be determined with an accuracy on the order of percent.